本文關(guān)鍵詞：導(dǎo)電聚吡咯的制備及其電化學(xué)性能研究

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【摘要】：導(dǎo)電高分子聚吡咯(PPy)具有環(huán)境穩(wěn)定性好、易合成、氧化還原可逆性高等優(yōu)點(diǎn),在金屬防腐、傳感器、光電器件、生命科學(xué)和電池等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用研究?jī)r(jià)值。本文在不銹鋼表面制備了多種PPy膜,采用掃描電子顯微鏡、紅外光譜和四探針電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x分別對(duì)導(dǎo)電PPy的形貌、結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率進(jìn)行了表征,用循環(huán)伏安法研究了吡咯聚合的電化學(xué)行為,用畫格法研究了PPy膜在不銹鋼上的結(jié)合力,采用線性掃描伏安曲線、動(dòng)電位極化曲線、自腐蝕電位-時(shí)間曲線、電化學(xué)阻抗譜等方法研究了PPy對(duì)不銹鋼的防腐蝕機(jī)理。采用恒電流法分別在0.1 mol L~(-1)吡咯+0.1 mol L~(-1)高氯酸鈉的水、乙腈、硝基甲烷溶液中合成了PPy膜,研究了溶劑親核性對(duì)PPy的形貌、電導(dǎo)率以及防止不銹鋼腐蝕性能的影響。有PPy膜覆蓋的不銹鋼的自腐蝕電位比裸不銹鋼高,自腐蝕電流密度比裸不銹鋼小。在水溶液中制備的PPy缺陷最多、導(dǎo)電性最差,對(duì)不銹鋼的保護(hù)作用差。在三種溶劑中,水溶劑的親核性最大,對(duì)吡咯聚合中間體的作用最大,鏈反應(yīng)終止較容易,使得PPy鏈共軛度最短,膜的缺陷較最多,電導(dǎo)率最小。在1 mol L~(-1) H_2SO_4溶液中用動(dòng)電位極化曲線、電化學(xué)阻抗譜研究PPy膜的防腐蝕性,由于硝基甲烷的親核性最小,在硝基甲烷溶液中生成的PPy防腐蝕性能最好。采用恒電流法在不含和含0.005 mol L~(-1)全氟辛基磺酸鉀(KPFOS)的吡咯的草酸溶液中在不銹鋼表面制備了PPy膜,研究了這兩種膜對(duì)不銹鋼的防腐蝕作用。摻雜PFOS~-的PPy膜比不摻雜的膜在不銹鋼表面上的結(jié)合力好。動(dòng)電位極化曲線結(jié)果表明摻雜PFOS~-的PPy膜在0.1 mol L~(-1) HCl中對(duì)不銹鋼的保護(hù)作用比沒有摻雜的好,自腐蝕電位-時(shí)間曲線結(jié)果表明摻雜PFOS~-的PPy膜在3.5%NaCl溶液中浸泡35 d都保持在較正的電位,電化學(xué)阻抗譜結(jié)果表明摻雜了PFOS~-的PPy膜在0.58%NaCl溶液中,有一擴(kuò)散控制Warbury阻抗,腐蝕溶液在膜中擴(kuò)散速度慢。全氟辛基磺酸鉀提高了PPy膜在不銹鋼上結(jié)合力,使PPy膜致密、孔隙小,提高了機(jī)械隔離作用,對(duì)不銹鋼有更好的保護(hù)性。采用循環(huán)伏安法在不含和含0.01 mol L~(-1)偏釩酸鈉(NaVO_3)的0.14 mol L~(-1)草酸鈉+0.06 mol L~(-1)草酸+吡咯溶液中在不銹鋼表面制備了PPy。用線性掃描伏安曲線、動(dòng)電位極化曲線和電化學(xué)阻抗譜研究PPy膜在1 mol L~(-1) H_2SO_4對(duì)不銹鋼的防腐蝕作用。結(jié)果表明,偏釩酸鈉能抑制不銹鋼的陽極溶解,使得電化學(xué)合成的PPy膜表面均勻,且提高了PPy的活性。摻雜在PPy膜內(nèi)的VO_3~-釋放出來,抑制了陰極反應(yīng)減緩了不銹鋼的陽極反應(yīng)速度,使得不銹鋼的腐蝕速度減慢。兩種膜均使不銹鋼的表面形成鈍化膜,但是摻雜了VO_3~-的PPy膜的低頻段的阻抗值比不摻雜的大,對(duì)不銹鋼的保護(hù)作用較好,且摻雜了VO_3~-的PPy膜電阻大。摻雜了VO_3~-的PPy膜在硫酸溶液中浸泡的阻抗譜中,每一條阻抗譜都有一條擴(kuò)散控制的Warbury阻抗,隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng),界面電荷轉(zhuǎn)移電阻逐漸增大。VO_3~-的摻雜提高了PPy膜的防腐蝕性能。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.46;O633.5

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